Теплопоглощающий материал для охлаждения скоростных газовых потоков и аэрозолей

 

Использование: теплопоглощающий материал для охлаждения газовых потоков и аэрозолей, в частности для снижения температуры газоаэрозольных продуктов горения пожаротушащих составов. Сущность: теплопоглощающий материал включает неорганическое связующее 15 - 30 мас.%, поро- и/или каркасообразующие добавки и в качестве химического поглотителя тепла - по крайней мере, один кристаллогидрат нетоксичной соли металла, содержащий в своем составе не менее 20 мас.% воды. Содержание добавок в составе 5 - 30 мас.%. В качестве связующего могут быть использованы различные глины индивидуально или в смеси с гипсом, полуводным гипсом или цементом; в качестве порообразующей добавки может быть использован хлорид аммония или порофор, в качестве каркасообразующей добавки - гидрокарбонат магния. При размещении сформированного материала в корпусе модельного генератора наблюдалось понижение температуры от 1800 - 1900^oC до 500-600^oC на расстоянии 10 мм от торцевой части генератора и до 250 - 350^oC на расстоянии 100 мм. 6 з.п. ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к теплопоглощающим исскуственным материалам для охлаждения газовых потоков и потоков аэрозолей и может использоваться, например, для снижения температуры газоаэрозольных продуктов горения пожаротушащих составов.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является охладитель, состоящий из химического поглотителя тепла (бикарбонат натрия, карбонат натрия или хлорид аммония) и связующего, выполненный в виде блока [1] Его недостатки сравнительно низкое теплопоглощение, обеспечиваемое разложением бикарбоната натрия: 2NaHCO₃_→ Na₂CO₃+H₂O+CO₂ и недостаточная теплоемкость образующихся продуктов, присутствие в продуктах сгорания высокотоксичных фторфосгенов, монооксида углерода, дороговизна связующего.

Задача, решаемая изобретением, исключить описанные недостатки.

Задача решается путем использования в составе теплопоглощающего материала в качестве химического поглотителя тепла, по крайней мере, одного кристаллогидрата нетоксичной соли металла, в качестве связующего - неорганического связующего и дополнительно поро-и/или каркасообразующей добавки, при следующем соотношении компонентов, мас.

неограническое связующее 15 30 поро-и/или каркасообразующие добавки 5 30 химический поглотитель тепла остальное.

Химический поглотитель тепла выбирают из группы: MgAl₂(SO₄)·22H₂O, NaAl(SO₄) ₂·6H₂O; Ca₂Al₂(SO₄)₃ ·(OH)₄·26H₂O, Mg₂B₆O₁₁· 15H₂O, CaSO₄·2H₂O, MgSO₄·7H₂O, Na₂CO₃·10H₂O, Na₂SO₄·10H₂O, Al₂(SO₄)₃· 18H₂O, Na₂SO₃·7H₂O, MgCl₂·6H₂O, KCl·MgCl₂·6H₂O, Na₂HPO₄·12H₂O, CaCl₂·6H₂O, K₂SO₄·MgSO₄· 6H₂O, KCl·MgSO₄·3H₂O, Al₂(SO₄)₂·(OH)₂·9H₂O, Na₂Mg(SO₄)₂· 5H₂O, MgHPO₄·7H₂O, Ca₃Al₈(PO₄)₈(OH)₆·15H₂O, Na₂B₄O₇·10H₂O В качестве неорганического связующего может быть использована глина, в том числе глина из группы: синяя (кембрийская), белая (коалинитовая), монтмориллонитовая, флоридиновая, бентонитовая, галлуазитная, глауконитная, индивидуально или в смеси с гипсом, полуводным гипсом или цементом.

В качестве каркасообразующей добавки может быть использован гидрокарбонат магния, в качестве порообразующей добавки хлорид аммония или порофор.

Теплопоглощающий материал может быть сформирован в виде многоканальных моноблоков, пучка трубок различного диаметра и профиля, сыпучих элементов различных геометрических размеров и формы для размещения вдоль охлаждаемого газового или аэрозольного потока.

Использование теплопоглощающего материала по изобретению обеспечивает повышение технологичности, снижение токсичности образующихся при разложении охлаждающего поток веществ, высокие механические характеристики материала и удешевление производства.

При получении теплопоглощающего материала на технологических весах взяли навески компонентов, добавили 10 20% воды для придания пластичности, формовали проходным прессованием в виде блока или элементов с последующей сушкой.

Пример 1 (охладитель ОХ-11):
гидрат магния сернокислого 55 мас.

гидрокарбонат магния 15 мас.

синяя глина 30 мас.

Пример 2.

Подобен примеру 1, глина синяя заменена на белую.

Пример 3.

Кристаллогидрат натрия-алюминия сернокислого 60 мас.

гидрокарбонат магния 10 мас.

полуводный гипс 10 мас.

глина синяя и белая по 10 мас.

Пример 4.

кристаллогидрат натрия углекислого 40 мас.

кристаллогидрат алюминия сернокислого 20 мас.

карбонат магния 10 мас.

гипс 5 мас.

порофор 2 мас.

кислый углекислый натрий 10 мас.

глина синяя 13 мас.

При содержании в корпусе модельного генератора (диаметром 45 48 мм и около 75 мм) понижение температуры составляет с 1800 1900^oC до 600 - 500^oC(датчик на расстоянии 10 м от торцевой части генератора) и 250 350^oC на расстоянии 100 мм.

При температуре газового потока 1200 1350^oC температура снижается до соответственно 350 400^oC и 150 200^oC.

Формула изобретения

1. Теплопоглощающий материал для охлаждения скоростных газовых потоков и аэрозолей, включающий связующее и химический поглотитель тепла, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит неорганическое связующее, в качестве химического поглотителя тепла по крайней мере один кристаллогидрат нетоксичной соли металла, содержащий в своем составе не менее 20 мас. воды, и дополнительно поро- и/или каркасообразующие добавки при следующем соотношении компонентов, мас.

Неорганическое связующее 15 30
Поро- и/или каркасообразующие добавки 5 30
Химический поглотитель тепла Остальное
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что химический поглотитель тепла выбирают из группы: MgAl₂(SO₄) · 22H₂O; NaAl(SO₄)₂ · 6H₂O; Ca₂Al₂(SO₄)₃ · (OH)₄ · 26H₂O; Mg₂B₆O₁₁ · 15H₂O; CaSO₄ · 2H₂O; MgSO₄ · 7H₂O;
Na₂CO₃ · 10H₂O; Al₂(SO₄)₃ · 18H₂O; Na₂SO₃ · 7H₂O; Na₂SO₄ · 10H₂O; MgCl₂ · 6H₂O; KCl · MgCl₂ · 6H₂O; Na₂HPO₄ · 12H₂O; CaCl₂ · 6H₂O; K₂SO₄ · MgSO₄ · 6H₂O; KCl · MgSO₄ · 3H₂O; Al₂(SO₄)₂ (OH)₂ · 9H₂O; Na₂Mg(SO₄)₂ · 5H₂O; MgHPO₄ · 7H₂O; Ca₃Al₈(PO₄)₈ (OH)₆ · 15H₂O;
Na₂B₄O₇ · 10H₂O.

3. Материал по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит глину, в том числе глину синюю (кембрийскую), белую (коалинитовую), монтмориллонитовую, флоридиновую, бентонитовую, галлуазитную, глауконитную или их смесь.

4. Материал по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве неорганического связующего он содержит глину в смеси с гипсом, или полуводным гипсом, или цементом.

5. Материал по пп.1 4, отличающийся тем, что в качестве каркасообразующей добавки он содержит гидрокарбонат магния.

6. Материал по пп.1 5, отличающийся тем, что в качестве порообразующей добавки он содержит хлорид аммония или порофор.

7. Материал по пп.1 6, отличающийся тем, что он сформован в виде многоканальных моноблоков, пучка трубок различных профилей, сыпучих элементов различных геометрических размеров и формы для размещения вдоль охлаждаемого газового или аэрозольного потока.